đồ án kỹ thuật điện điện tử Bảo vệ rơle trạm biến áp 356kV mỏ Mạo Khê.

Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu
Trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc hiện nay nền công nghiệp
sản xuất than đóng một vai trò quan trọng, góp phần cùng các ngành khác thúc đẩy nền
kinh tế đất nớc ngày càng phát triển.
Đối với mỏ than hầm lò Mạo Khê có khí nổ siêu hạng việc đảm bảo cung cấp
điện liên tục cho sản xuất là điều rất quan trọng. Để đáp ứng nhu cầu cung cấp điện
liên tục cần phải tính toán, thiết kế một nhà trạm hoàn chỉnh về mặt kỹ thuật và kinh tế.
Sau 5 năm học tập tại trờng Đại học Mỏ - Địa chất em đợc bộ môn tin tởng giao
đề tài tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp 35/6kV mỏ Mạo Khê.
Với sự hớng dẫn nhiệt tình của PGS.TS Nguyễn Anh Nghĩa và các thầy cô giáo
trong bộ môn Điện Khí Hoá, cùng với sự nỗ lực của bản thân đến nay bản đồ án đã đợc
hoàn thành. Tuy nhiên bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót do kiến thức
còn hạn chế, rất mong đợc sự góp ý của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp.
Em xin chân thành cám ơn!
Hà Nội, ngày 28 tháng 7 năm 2008
Sinh viên

PHM MINH NGC
1
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
phần
khái quát chung về công ty than mạo khê
Và tình hình cung cấp điện
2
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Chơng 1
GIớI THIệU CHUNG Về công ty THAN MạO KHÊ
1.1. Vị trí địa lý, đặc điểm địa chất và khí hậu của công ty.
1.1.1. Vị trí địa lý.
Công ty than Mạo Khê có trụ sở nằm trên địa bàn thị trấn Mạo Khê, huyện

Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh thuộc Tập đoàn than và khoáng sản Việt Nam. Khu vực
Công ty nằm ở phía Tây đới chứa than bối tà Tràng Bạch, vòng cung Đông Triều thuộc
bể than Đông Bắc toạ độ:
106
0
33 45 ữ 106
0
30 27 kinh độ Đông
21
0
02 33 ữ 21
0
06 15 vĩ độ Bắc
Công ty than Mạo Khê có địa hình chạy dài theo hớng Đông -Tây ( từ Văn Lôi
đến Tràng Bạch) chiều dài 8 km rộng 5 km, diện tích khoảng 40 km
2
, phía Đông giáp
với xã Hồng thái cách thành phố Hạ Long 58 km, phía Tây giáp với xã Kim Sen cách
Hà Nội 105 km, phía Nam giáp thị trấn Mạo Khê (quốc lộ 18 A) cách Hải Phòng 30
km, phía Bắc giáp xã Tràng Lơng huyện Đông triều.
1.1.2. Địa chất thuỷ văn.
Về nớc mặt: trong khu mỏ có hai suối lớn là suối Văn Lôi và suối Bình Minh,
có hai hồ chứa nớc lớn là hồ Tràng Bạch và hồ Yên Thọ, có sông Tràng Lơng. Do đặc
thù của mỏ là khu vực ít thực vật nên thoát nớc rất nhanh ít ngấm xuống lòng đất.
Về nớc ngầm: nguồn nớc chủ yếu là dự trữ trong các tầng đá và than khu vực đã
khai thác và phụ thuộc vào phân tầng khai thác.
1.1.3. Điều kiện khí hậu.
Nhiệt độ trung bình hàng năm khu mỏ từ 23
0
ữ27

0
C cao nhất là từ 33
0
Cữ37
0
C
thấp nhất là 12
0
C.
Mùa ma kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm
sau. Lợng ma trung bình hàng năm là 1765mm, số ngày ma trung bình hàng năm là
110 ngày, lớn nhất là 124 ngày, ít nhất là 79 ngày.
Khu mỏ gần biển nên chịu ảnh hởng đáng kể nhất là mùa ma gió bão có thể
đến cấp 11
ữ
12, hớng gió thay đổi theo mùa, mùa đông và mùa xuân có gió mùa đông
3
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
bắc, mùa thu và mùa hè có gió đông và gió đông nam, độ ẩm trung bình là 68%, lớn
nhất là 98%, nhỏ nhất là 25%.
1.2. Tình hình khai thác, vận tải, thông gió và thoát nớc.
1.2.1. Tình hình khai thác.
Từ năm 1889 thực dân Pháp tiến hành khai thác những vỉa than có giá trị trong
cả hai cánh vỉa từ tuyến VII phía Tây đến vỉa than 5, 6, 7 từ mức (+ 30m) trở lên, ở
cánh Bắc than hầu nh đã khai thác gần hết, còn khu Văn Lôi ở tuyến I đã khai thác đến
mức (+120m) so với mặt nớc biển.
Sau giải phóng năm 1954 mỏ than Mạo Khê tiếp quản khôi phục đi vào khai
thác lò bằng mức (+30/+100) từ mức (+100/+142), từ mức (+42) lên lộ vỉa hiện nay đã
khai thác hết.
Năm 1992 mỏ Mạo Khê mở hệ thống giếng nghiêng đa vào khai thác từ mức

(+30) xuống mức (-25) đối với các vỉa ở cánh Bắc ở tuyến IV với 09 lò chợ khai thác,
sản lợng than từ 700.000 đến 800.000 tấn/năm. Để có diện khai thác sản xuất lâu dài
liên tục hiện nay ở mỏ than Mạo Khê đã mở rộng khu khai thác về phía Đông và Tây
mức (-80), khai thác cả cánh Bắc và cánh Nam.
Công ty than Mạo Khê hiện nay đang áp dụng các hệ thống khai thác nh:
- Hệ thống khai thác tầng lò chợ liền gơng.
- Hệ thống khai thác buồng lu than.
- Hệ thống khai thác cột dài theo phơng khấu giật.
- Hệ thống khai thác kiểu buồng thợng.
1.2.2. Công tác vân tải.
Than khai thác sau đó xúc thủ công vào máng trợt đổ xuống máng cào lên tàu
điện ắc quy đổ vào bun ke qua vận chuyển băng tải đến nhà sàng để sơ tuyển.
Hình 1.1. Sơ đồ công tác vận tải.
4
Than lò
chợ
Máy xúc
điện
Tàu điện ắc
quy
Tàu điện
ắc quy
bun ke
Băng tải
Nhà sàng

Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
1.2.3. Công tác thông gió.
Thông gió chính của công ty than Mạo Khê chủ yếu là dùng phơng pháp thông
gió hút, có hai quạt thông gió chính dùng để thông gió cho toàn mỏ là:

-Trạm quạt mức + 124 gồm: 02 quạt BOK -1,5
-Trạm quạt mức +73 gồm: 02 quạt BOK -1,5
1.2.4. Công tác thoát nớc.
Nớc trong mỏ đợc thoát ra bằng hai cách: thoát nớc tự nhiên và thoát nớc nhân
tạo (dùng máy bơm).
+Thoát nớc tự nhiên:
- Nớc ở trong mức (+30) trở lên đợc thoát ra ngoài bằng mơng, rãnh dọc theo
các đờng lò theo mức khai thác, sau đó chảy ra ngoài bằng hệ thống mơng nhân tạo
chảy ra suối.

Hình 1.2. Sơ đồ thoát nớc tự nhiên phân tầng (+30).
+ Thoát nớc nhân tạo:
Công ty than Mạo Khê có 3 trạm bơm (3 hệ thống bơm) đặt ở 3 vị trí khác nhau
tại sân ga đáy giếng ở các phân tầng mức âm để thoát nớc mạch, nớc ngầm từ các diện
khai thác phân tầng khác nhau.
- Từ mức (-25) lên mức (+30) đặt một trạm bơm gồm hệ thống 4 bơm ly tâm
mã hiệu LT-280/70, để thoát nớc cho mức (-25) lên mức (+30).
Hình 1.3. Sơ đồ thoát nớc nhân tạo phân tầng (-25).
- Nớc từ mức (-80) bơm lên mặt bằng mức (+17) qua hệ thống bơm đặt ở hầm
bơm cạnh sân ga đáy giếng mức(-80) bao gồm 3 bơm cao áp loại , điện áp định mức
U
đm
= 6kV. Ngoài ra còn có hệ thống 3 bơm dự phòng hạ áp mã hiệu LT-280/70.
5
Nớc từ các đ-
ờng lò tầng
Theo mơng rãnh
ra bên hông
Chảy ra ngoài
lò

Theo mơng ra
suối
Nớc ở các đờng lò mức
-25
Chảy ra hầm chứa
sân ga -25
Qua hệ thống
bơm -25
Đờng ống
Chảy ra sông
Kinh Thầy
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.4. Sơ đồ thoát nớc nhân tạo phân tầng (-80).
1.3. Tổ chức quản lý của công ty than Mạo Khê.
Hiện nay công ty than Mạo Khê có hơn 5000 công nhân viên chức đợc chia làm
3 ca, mỗi ca làm việc 8 giờ và nghỉ theo chế độ luân phiên.
Công ty than Mạo Khê áp dụng hình thức quản lý trực tuyến, chức năng tuyến
dới chịu sự chỉ đạo trực tiếp từ tuyến trên. Quá trình tổ chức quản lý đợc thể hiện trên
sơ đồ tổ chức quản lý kinh doanh của công ty (hình 1.5) và (hình 1.6).
Hình 1.5. Sơ đồ cơ cấu tổ chức cơ điện.
6
Giám Đốc
Tổ vận hành
PGĐ Cơ điện
QĐ PX Cơ điện
TP KT Cơ điện
Tổ sửa chữa
Nớc ở các đờng lò
mức -80
Chạy ra qua đ-

ờng lò cái
Chạy về hầm chứa
nớc trung tâm
Qua hệ thống bơm
nớc trung tâm
Nớc đ
ợc bơm lên mặt
bằng mức +17
Chảy ra các suối
thoát nớc
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.6. Sơ đồ tổ chức quản lý hành chính công ty than Mạo Khê.

7
giám đốc công Ty
ty
pgđ kỹ thuật
pgđ sản xuất
pgđ đời sống
pgđ cơ điện
pgđ đ t & xd
gđ tt ytế mk
tt ytế mk
p.kt cơ điện
p. kt khai thác
p. t địa- đ chất
p.đ t & xd
p. công trình
p. an toàn

p. tc lđ
p. kế hoạch
p. kt tc
p. kiểm toán
p. bvệ-qs-tt
p. vật t
p. kcs
p. cđ -sx
p. hc qtrị
ban thi đua
PX Khai thác 1
PX Khai thác 12
PX Khai thác
3,4,5,6,7,8,9,10
PX đào lò đá số 1
PX đào lò đá 2,4
PXđào lò đá số 5
PX Vận tải 1
PX Vận tải 2
PX sàng
PX Bến
PX Xây dựng
PX Ô tô
PX Cơ khí
PX Điện
PX Cung cấp
n~ớc
Đội TG CC
PX Chế biến than
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp

Chơng 2
Tình Hình Cung Cấp Điện Của công ty than Mạo Khê
2.1. Nguồn cung cấp điện của mỏ.
Việc cung cấp điện của công ty than Mạo Khê do phân xởng điện quản lý, phân
xởng này có trách nhiệm theo dõi và vận hành trạm biến áp trung gian 35/6kV Mạo
Khê.
Nguồn điện 35 kV cấp điện cho trạm biến áp 35/6 kV của mỏ Mạo Khê đợc lấy
từ nhà máy nhiệt điện Uông Bí.
Để bảo vệ cho trạm khi có sét đánh dùng dây AC-35 với chiều dài 1,5km và kết
hợp chống sét ống lắp trên thanh cái trạm biến áp 35/6kV.
Hai tuyến dây 374 và 376 đợc vận hành song song cấp cho hệ thống thanh cái
35kV qua máy cắt đờng dây trên không là 374 MK và 376 MK.
Hệ thống thanh cái 35kV bao gồm hai phân đoạn: Phân đoạn I-35kV và phân
đoạn II-35kV, giữa hai phân đoạn có liên hệ với nhau qua máy cắt phân đoạn 300, phía
sau thanh cái đợc nối với máy biến áp chính của trạm. (sơ đồ hình 2-1):

8
Trêng §¹i häc má §Þa ChÊt §å ¸n tèt nghiÖp
9
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
2.2. Trạm biến áp chính 35/6kV của mỏ.
2.2.1. Máy biến áp.
Để cung cấp điện áp 6kV cho các khu vực sản xuất và dân dụng của mỏ cũng
nh cơ quan ngoài mỏ, công ty than Mạo Khê đã xây dựng một trạm biến áp trung gian
35/6kV tại khu mặt bằng phía Nam của mỏ .Trong trạm đặt hai máy biến áp 35/6kV
giống nhau do Trung Quốc sản xuất đợc đa vào vận hành từ cuối năm 1979, có mã hiệu
SF 8000/35-TH.
Phía sơ cấp máy biến áp có đầu phân áp là (

2x2,5%), việc điều chỉnh đầu

phân áp đợc tiến hành bởi cầu dao mã hiệu DWJ thông qua bộ truyền động bằng tay,
loại biến áp này có hệ thống làm mát cỡng bức bằng quạt .
Hai máy biến áp số 1 và số 2 đợc nối với phân đoạn I-35kV và phân đoạn II-
35kV của hệ thống thanh cái 35kV số 1 và số 2 cấp điện cho các phụ tải thông qua
phân đoạn I-6kV và phân đoạn II-6kV. Phân đoạn I và phân đoạn II của hệ thống thanh
cái 6kV liên hệ với nhau qua tủ máy cắt phân đoạn số 16.
Máy biến áp số 2 đợc nối với tuyến dây 376 là máy biến áp làm việc thờng
xuyên, còn máy biến áp số 1 đợc nối với tuyến dây 374 là máy dự phòng nguội .
Toàn bộ hệ thống máy biến áp, thanh cái 35kV đều đợc đặt ngoài trời, phía
Đông nhà trạm.
2.2.2. Các thiết bị đặt trong nhà trạm.
Nhà trạm đợc xây dựng mái bằng có kích thớc (25x8)+(22.5x4.5)=301.5m
2
trong trạm đợc bố trí các phòng sau:
- Buồng máy điện dung.
- Văn phòng.
- Kho dụng cụ.
- Phòng điều khiển chính.
- Buồng máy biến thế hạ.
- Phòng phân phối điện 6kV: gồm 31 tủ dùng để phân phối cho các khởi hành
và dùng để dự phòng. Mã hiệu của các tủ khởi hành là GFC-3 trong đó phân đoạn I có
15 tủ, phân đoạn II có 16 tủ .Chức năng của các tủ cao áp 6kV đợc ghi trong bảng 2.2.
Bảng 2.2: Tủ phân phối điện 6 kV.
Số hiệu tủ Chức năng của tủ cao áp Mã hiệu tủ
1,6,7,13,14,19,25,26,27,29 Là các tủ dự phòng GFC-3
2,3,4,5,10,11,17,18,20,21,24,2 Là các tủ khởi hành 6kV GFC-3
10
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
8
8,22

Là hai tủ tự dùng, bên trong đắt máy
biến áp tự dùng mã hiệu SJ-50
GFC-3
12,31 Là tủ đầu vào phân đoạn 6kV GFC-3
15,30
Là hai tủ đo lờng, trong tủ đặt máy biến áp đo
lờng mã hiệu JDJJ-6 và chống sét van mã
hiệu FZ-6
GFC-3
9, 23
Là hai tủ bù cos có mã hiệu GR-1, mỗi tủ
có 6 tụ điện mã hiệu: YL3-6,3-35-TH
GFC-3
16
Là tủ phân đoạn phân đoạn 6kV
GFC-3

2.2.3. Hệ thống đo lờng và nguồn điện một chiều.
Để cung cấp cho các mạch điện thao tác, ở trạm dùng điện một chiều điện áp
220V.
+ Trạm đợc lắp đặt hai tủ chỉnh lu silic mã hiệu GKA 100/220, điện áp vào là
điện xoay chiều điện áp 380V, điện áp ra một chiều điện áp là 220V, dòng điện là
400A.
+ Máy biến áp tự dùng có tổ nối dây Y-Y-12, công suất 50kVA.
+ Để chỉnh lu điện áp xoay chiều thành một chiều ở trạm dùng các điôt silic bán
dẫn hợp thành và đấu thành mạch nắn 3 pha kiểu cầu (gồm 3 mạch một pha hợp
thành).
Để cung cấp cho các thiết bị đo lờng và các thiết bị bảo vệ, trong trạm đã sử
dụng các thiết bị sau.
+ Máy biến dòng: Dùng để đo dòng điện của các khởi hành có đặc tính kỹ thuật

cho trong bảng 2.3.

Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật của máy biến dòng .
Mã hiệu I
1đm
, A I
2đm
, A
Phụ tải thứ cấp, ()
Cấp chính xác
LFX-10/5 50
ữ
600 5 0,4
ữ
0,6 0,5
ữ
3
+ Máy biến áp đo lờng: trong trạm sử dụng máy biến áp đo lờng JDJJ-35, JDJJ-6
để cung cấp điện cho các hệ thống đo lờng.
11
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
+ Các đồng hồ đo công suất tác dụng, công suất phản kháng, Ampe kế, Vôn kế
lần lợt có kí hiệu : 1T
1
-VT, 1VT
1
-VT, 1D
1
-W, -300, đều đợc đặt trên bảng điều khiển
mã hiệu PK-1/180 và BS- 1- 380/220.

2.2.4. Thông số kĩ thuật của các thiết bị trong trạm.
- Thiết bị phía 6kV.
Bảng 2.6. Thông số kỹ thuật của thiết bị phía 6 kV.
STT Tên thiết bị Mã hiệu Các thông số
1 Tủ phân phối GFC-3
U
đm
, kV
I
đm
A
3-10
1000
2 Tủ chỉnh lu GKA-100/200
U
đm
, kV
I
đm
, A
220
400
3 Tụ điện YL-6,3-TH
U
đm
,kV
C,
à
F
Q

bù
, kVAr
6
0.42
360
4 MBA đo lờng JDJJ-6
U
1đm
, kV
U
2đm
, kV
6
0,1
5 MBA tự dùng SJ50-6/0,4
S
đm
, kVA
U
1đm
,V
U
2đm
,V
U
n
%
50
6300
400

4,3
6 Chống sét van FZ6, PBO-6
U
đm
, kV
U
lv
, kV
U
xk
, kV
6
7,5
20
2.2.5. Nguyên lý vận hành của trạm biến áp chính 35/6kV.
Hiện tại hai máy biến áp 35/6kV của trạm làm việc theo kiểu dự phòng nguội:
máy biến áp số 2 SF2-8000/35-TH thờng xuyên đợc đa vào vận hành, máy biến áp số1
SF1-8000/35-TH dự phòng cho máy biến áp số 2.
12
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Khi làm việc bình thờng thì chỉ có máy biến áp số 2 nối với tuyên dây 376 làm
việc, thao tác đóng điện cho máy biến áp số 2 vào làm việc nh sau:
- Thao tác đóng điện: Trớc khi đóng điện các cầu dao, máy cắt 35kV và máy cắt
các đầu vào 6kV, cùng toàn bộ các máy cắt của các khởi hành đều ở vị trí mở hoàn
toàn.
+ Trình tự thao tác phía 35kV là đóng cầu dao cách ly CD-35 trên tuyến 376,
sau đó dùng kết cấu cơ khí đóng cắt máy cắt SW2-35/1000 số 2 đa điện từ đờng dây
376 lên phân đoạn II. Từ đó đóng cầu dao đo lờng CD-376-4 để đa điện từ thanh cái
vào máy biến áp đo lờng JDJJ-35/0,1kV và van phóng sét FZ-35. Xoay công tắc trên
bàn điều khiển để kiểm tra trị số điện áp và số pha, nếu đồng hồ báo đủ pha và điện áp

đủ tiêu chuẩn 35kV5% thì tiếp tục thao tác đóng điện. Đóng máy cắt SW2-35/1000
số 4 đa điện vào máy biến áp số 2. Khi máy biến áp làm việc bình thờng ổn định thì
tiếp tục thao tác đóng điện phía 6kV.
+ Trình tự thao tác phía 6kV là đóng máy ở vị trí đầu vào (tủ 31) để đa điện lên
thanh cái 6kV, sau đó đóng cầu dao cách ly (tủ 30) đa điện từ thanh cái 6kV vào máy
biến áp đo lờng JDJJ-6 và van phóng sét PBO-6. Kiểm tra nếu điện áp đủ tiêu chuẩn
6kV5% thì đóng máy cắt đa từng khởi hành vào làm việc.
- Thao tác cắt điện: Để cắt điện thì ta tiến hành theo trình tự ngợc lại so với khi
đóng điện, đầu tiên cắt điện các khởi hành, sau đó cắt máy cắt 6kV cho máy biến áp
làm việc không tải rồi cắt máy cắt phía 35kV, cắt cầu dao cách ly.
Khi bảo dỡng, sửa chữa hoặc máy biến áp số 2 bị sự cố thì máy biến áp số 1 và
tuyến đờng dây 374 đợc đa vào vận hành. Việc đóng máy biến áp số 1 vào vận hành đ-
ợc diễn ra một cách tự động, trình tự đóng điện nh trình tự đóng điện máy biến áp số 2.
Trờng hợp máy biến áp số 2 nối với tuyến đờng dây 376 đang làm việc bình th-
ờng, nếu tuyến dây 376 xảy ra sự cố thì máy cắt 376MK sẽ cắt điện, đồng thời máy cắt
điện liên động 300 sẽ tự động đóng nguồn dự phòng từ tuyến dây 374 qua giàn thanh
cái phân đoạn I cấp điện cho máy biến áp số 2 làm việc để đảm bảo cung cấp điện liên
tục cho các phụ tải.
Nh vậy các phụ tải điện cao áp 6kV của mỏ luôn đợc duy trì cung cấp điện liên
tục đảm bảo cho sản xuất.
2.3. Hệ thống bảo vệ.
2.3.1. Bảo vệ quá áp thiên nhiên .
13
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
+ Đối với đờng dây vào trạm đợc bảo vệ bằng dây chống sét toàn tuyến trên các
đầu cột điện đấu nối tiếp đất có trị số quy định điện trở là 10 nhằm ngăn ngừa sét
đánh trực tiếp vào đờng dây.
+ Để bảo vệ sét đánh gián tiếp dùng van chống sét 35kV loại FZ-35, phía 6kV
loại PBO-6 có cấu tạo là một chuỗi khe hở phóng điện ghép nối tiếp các tấm điện trở
phi tuyến.

+ Để bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm dùng 3 cột thu sét, mỗi cột cao khoảng
40m đợc bố trí theo tam giác đều, trên các thanh cái của trạm đặt các van chống sét,
van phía 35kV có gắn bộ tụ đếm số, đếm số lần sét đánh vào đờng dây. Các thông số
kỹ thuật của van phóng sét đợc ghi trong bảng 2.7.
Bảng 2.7. Thông số kỹ thuật của van chống sét.
Kiểu U
đm
, kV
R(điển trở cách điện), M
Van phóng, kV
FZ-35 35 1000 90
PBO-6 6 1000 19
2.3.2. Bảo vệ rơle trong trạm.
Bảng 2.8. Các hình thức bảo vệ trong trạm.
SST
Hình thức
bảo vệ
Rơle
So lệch Mã hiệu
Số l-
ợng
1 So lệch dọc So lệch BCH - 2TM 3 CJ
Cắt MBA và
báo còi
2 Rơle khí Khí TJ3 - 80 1 WSJ
Nhẹ báo còi cắt
MBA
3 Quạt nhiệt
Nhiệt kế
tín hiệu

WT2 - 228 1 WX
Báo tín hiệu
đèn và bảng
điều khiển
4 Cực đại Dòng điện DL - 11/20
TH
2
1LJ
3LJ
Cắt MBA và
báo còi
5 Quá tải Dòng điện DL - 11/6
TH
2
2LJ
4LJ
Đóng điện cho
quạt gió và báo
tín hiệu
14
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
6
Bảo vệ chạm
đất 1 pha
Nhờ cuộn tam giác hở của MBA đo lờng JDJJ
và rơle điện áp cực đại
Báo tín hiệu
đèn và còi
- Các thông số kỹ thuật của rơle bảo vệ so lệch dọc đợc cho trong bảng 2.9:
Bảng 2.9. Thông số kỹ thuật của rơle bảo vệ so lệch dọc.

Rơle Máy biến dòng
Mã hiệu U
tđ
, V I
tđ
, A T
tđ
, s W
lv
, Vòng W
cb
, Vòng
Lực từ
hoá
A/vòng
BCH-2TM 220 1,5 0,01 35 50 60
W
1
=2 vòng; W
2
=2 vòng.
Tỷ số biến phía cao áp
5
600
=k
Tỷ số biến phía cao áp
5
200
=k
- Bảo vệ bằng rơle khí loại TJ3-80 có đối lu dầu từ 250-300(cm

3
/s)
- Các thông số kỹ thuật của rơle bảo vệ cực đại đợc cho trong bảng 2.10:
Bảng 2.10. Thông số kỹ thuật của rơle cực đại.
Mã hiệu I
đm
, A I
cđ
, A T
đóng
, s T
ngắt
, s
DL-11/20
TH
125-30 12,5 0,05 0,02
- Các thông số kỹ thuật của rơle bảo vệ quá tải đợc cho trong bảng 2.11.
Bảng 2.11. Thông số kỹ thuật của thiết bị bảo vệ quá tải.
Mã hiệu I
đm
, A I
cđ
, A T
đóng
, s T
ngắt
, s
DL-11/6
TH
10-20 6 0,05 0,02

- Bảo vệ khởi hành 6kV.
Tất cả các tủ điện ra của trạm có cùng một phơng thức bảo vệ dòng cực đại có các
thông số đợc cho trong bảng 2.12:
Bảng 2.12. Thông số kỹ thuật của rơle cực đại.
Mã hiệu I
đm
,A I
cđ
,A T
đóng
,s T
ngắt
,s
DL-11/TH 15-30 12,5 0,05 0,02
15
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
2.4. Mạng điện 6 kV của mỏ:
Các phụ tải 6 kV đợc cấp điện hình tia, hệ thống mạng gồm 12 khởi hành và sử
dụng các dây dẫn điện loại AC , A và cáp CY có đặc tính kĩ thuật nh sau:
Bảng 2.13. Thông số kỹ thuật của dây AC và A.
Mã hiệu
Diện tích tính
toàn phần
nhôm, mm
2
Diện tích tính
toàn phần
thép, mm
2
R

0
,

/km X
0
,

/km I
cp
,A
AC35 36,9 6,2 0,91 0,86 175
AC50 48,3 8,0 0,63 0,374 210
AC-95 95,4 15,9 0,33 0,353 330
A-16 155 155 12 0,335 130
A-25 245 245 0,75 0,319 180
Cáp CY
6-3x50 6-3x50 0,4 0,063 200
CY
6-3x70 6-3x70 0,27 0,016 265
2.5. Đồ thị phụ tải điện.
Đối với mỏ than Mạo Khê việc xác định phụ tải điện thích hợp nhất là sử dụng
phơng pháp xác định theo công suất trung bình và hệ số hình dáng của biểu đồ phụ tải.
Đồ thị phụ tải ngày 24 giờ của mỏ đợc xây dựng trên cơ sở số liệu ghi năng lợng tiêu
thụ của trạm biến áp chính 36/6kV theo từng giờ một. Từ ngày 18/1/2007 đến ngày
24/1/2007, đợc cho trong bảng 2.14.
Bảng 2.14. Thông số công suất tác dụng và công suất phản kháng.
Ngày đo W
td
, kW W
pk

, kVAr
18/1/2007 71808 23964
19/1/2007 73294 25056
20/1/2007 74112 26556
21/1/2007 54168 22284
22/1/2007 67488 27932
23/1/2007 75222 27552
24/1/2007 76257 27510
Tổng cộng 492349 180854
Từ bảng thống kê ta tính đợc các đại lợng trung bình sau:
16
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
- Năng lợng tác dụng trung bình trong 7 ngày khảo sát:

6,70335
7
492349
7
.
===

td
tbtd
W
W
kW/h.
- Năng lợng phản kháng trung bình trong 7 ngày khảo sát:

3,25836
7

180854
7
.
===

pd
tbpd
W
W
kVAr/h.
Từ giá trị tính toán trên xác định đợc ngày điển hình là ngày 18/01/2007 có giá
trị năng lợng tác dụng và năng lợng phản kháng gần bằng giá trị năng lợng trung bình
trong 7 ngày khảo sát (đợc ghi trong bảng 2.15).
Bảng 2.15. Công suất tác dụng và phản kháng của ngày điển hình.
Ngày 18/01/2007
Giờ P, kW Q, kVAr
Cos
Giờ P, kW Q, kVAr
Cos
1 2736 864 0,95 13 3096 1080 0,94
2 2760 876 0,95 14 3156 1092 0,94
3 2724 852 0,95 15 3024 1020 0,94
4 2784 888 0,95 16 2604 444 0,97
5 3012 936 0,95 17 2532 684 0,96
6 3600 1308 0,93 18 3528 1416 0,93
7 3060 960 0,95 19 3336 1176 0,93
8 2040 444 0,99 20 3252 1236 0,93
9 2352 600 0,96 21 3300 1284 0,93
10 3312 1188 0,94 22 2856 1140 0,93
11 3756 1452 0,93 23 2988 972 0,94

12 3240 1176 0,93 24 2760 876 0,95
Từ giá trị công suất tác dụng và công suất phản kháng có thể xây dựng đợc biểu
đồ phụ tải ngày điển hình (hình 2.4).
17
Trêng §¹i häc má §Þa ChÊt §å ¸n tèt nghiÖp
18
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Xác định các thông số đặc trng của biểu đồ phụ tải.
- Công suất trung bình:
+ Công suất tác dụng trung bình (P
tb
):
P
tb
=
ks
t
T
dttP

0
).(
=

=
24
1
.
24
1

i
ii
tP
,kW (2.1)
+ Công suất phản kháng trung bình (Q
tb
):
Q
tb
=
ks
T
dttQ
t

0
).(
=

=
24
1
.
24
1
i
ii
tQ
,kVAr (2.2)
trong đó:

P(t) - Công suất tác dụng phụ tải trong khoảng thời gian t
i
giờ, kW;
Q(t) - Công suất phản kháng phụ tải trong khoảng thời gian t
i
giờ, kVAr;
T
ks
- Thời gian khảo sát, T
ks
= 24h.
Thay số vào công thức (2.1) và (2.2) đợc kết quả:
P
tb
= 2992 kW.
Q
tb
= 998,5 kVAr.
- Công suất biểu kiến trung bình (S
tb
):
S
tb
=
22
tbtb
QP +
= 3154,21 kVA.
- Công suất trung bình bình phơng:
+ Công suất tác dụng trung bình bình phơng (P

tbbp
):
P
tbbp
=
)().(
1
0
2
tdtP
T
t
ks

,kW. (2.3)
+ Công suất phản kháng trung bình bình phơng (Q
tbbp
):
Q
tbbp
=
)().(
1
0
2
tdtQ
T
t
ks

, kVAr. (2.4)
Thay số vào công thức (2.3) và (2.4) đợc kết quả:
P
tbbp
= 3017,75 kW.
Q
tbbp
= 1033,5 kVAr.
- Công suất cực đại (P
max
):
19
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
P
max
= 3756 kW.
- Hệ số điền kín (k
đk
):
k
đk
=
max
P
P
tb
=
3756
2992
= 0,796

- Hệ số cực đại (k
max
):
k
max
=
tb
P
P
max
=
2992
3756
= 1,255
- Hệ số hình dáng của biểu đồ phụ tải (k
hdp
) và (k
hdq
):
k
hdp
=
tb
tbbp
P
P
=
2992
75,3017
= 1,008

k
hdq
=
tb
tbbp
Q
Q
=
5,998
5,1033
=1,035
- Công suất biểu kiến tính toán của phụ tải:
S
tt
=
22
tbbptbbp
QP +
= 3189,8 kVA.
- Hệ số công suất trung bình ( Cos
tb
):
Cos
tb
=
tb
tb
S
P
=

21,3154
2992
= 0,948
- Hệ số mang tải của máy biến áp (k
mt
):
k
mt
=
dmba
tt
S
S
=
8000
8,3189
= 0,4
- Hệ số mang tải kinh tế của máy biến áp

mtkt
=
nmthN
th
QkP
QkP
+
+
.
.
00

=
600.07,02,69
240.07,024
+
+
= 0,61
trong đó:
+ k
th
= 0,05 ữ 0,15 - hệ số tổn hao công suất tác dụng khi truyền tải công
suất phản kháng (kW/kVAr); lấy k
th
=0,07;
+ P
0
- tổn thất công suất tác dụng khi máy biến áp không tải;
+ P
N
- tổn hao công suất ngắn mạch;
+ Q
0
- công suất phản kháng không tải của máy biến áp;
Q
0
=
100
%
.
0
I

S
dmba
=
100
3
.8000
= 240 kVAr.
+ Q
nm
- công suất phản kháng của máy biến áp tiêu thụ khi tải định mức;
20
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Q
nm
=
100
%
.
n
dmba
U
S
=
100
5,7
.8000
= 600 kVAr.
- Nhận xét: Qua việc xây dựng, tìm hiểu đồ thị phụ tải ngày điển hình của trạm
biến áp 35/6kV công ty than Mạo Khê và tính toán các thông số đặc trng của đồ thị
phụ tải ngày điển hình nhận thấy:

+ Có sự xuất hiện phụ tải đỉnh nhọn ở thời gian sản xuất đang vào giờ cao điểm.
Công suất cực đại P
max
xuất hiện vào lúc 11 giờ, chứng tỏ sự bố trí phụ tải điện sản xuất
hợp lý.
+ Hệ số công suất cao (Cos = 0,948) điều này thể hiện việc vận hành, sử dụng
thiết bị điện của mỏ là tơng đối hợp lý.
+ Hệ số mang tải của máy biến áp còn thấp (k
mt
= 0,4) máy biến áp luôn làm
việc trong tình trạng non tải, do đó cần phải có các phơng án mở rộng sản xuất của
công ty để tăng số lợng của phụ tải điện tận dụng khả năng làm việc của máy biến áp.
21
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Phần
bảo vệ rơle Trạm biến áp 35/6kv công ty than mạo khê
Chơng 3
Lý thuyết chung về bảo vệ rơle
22
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
3.1. Khái niệm chung về bảo vệ rơle.
Nhiệm vụ chính của bảo vệ rơle là phát hiện chính xác vị trí h hỏng và tự động
cắt nhanh loại trừ phần tử h hỏng hoặc các thiết bị h hỏng ra khỏi hệ thống điện, đồng
thời phát hiện chế độ làm việc không bình thờng và báo tín hiệu hoặc cắt thiết bị sự cố
với thời gian duy trì nhất định.
3.2. Các yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơle máy biến áp.
Bảo vệ rơle khỏi h hỏng và các chế độ làm việc không bình thờng của máy biến
áp có những yêu cầu sau: chọn lọc; tác động nhanh; tin cậy; độ nhạy.
3.2.1. Tính chọn lọc. v Tác động nhanh.
Là khả năng của bảo vệ chỉ cắt phần h hỏng khi ngắn mạch đợc phát hiện gọi là

tính chọn lọc.
Tính tác động nhanh của bảo vệ là yêu cầu quan trọng khi có ngắn mạch (NM)
bên trong của thiết bị. Bảo vệ tác động nhanh thì:
+ Đảm bảo tính ổn định làm việc song song của các máy phát trong hệ thống,
làm giảm ảnh hởng của điện áp thấp lên các phụ tải.
+ Giảm tác hại dòng ngắn mạch tới thiết bị.
+ Giảm xác suất dẫn đến h hỏng nặng hơn.
+ Nâng cao hiệu quả thiết bị đóng lại.
Thời gian cắt h hỏng t bao gồm thời gian tác động của bảo vệ (BV) t
bv
và thời
gian cắt của náy cắt (MC) t
MC
:
t = t
bv
+t
MC
Đối với các hệ thống điện hiện đại, thời gian cắt NM lớn nhất cho phép theo
yêu cầu đảm bảo tính ổn định rất nhỏ. Muốn cắt nhanh NM cần giảm thời gian tác
động của BV và MC. Hiện nay phổ biến các MC có t
MC
= 0,06 ữ 0,15s. Bảo vệ có
thời gian tác động dới 0,1s đợc xếp vào loại tác động nhanh. Hiện nay loại bảo vệ
tác động nhanh hiện đại có t
bv
= 0,02 ữ 0,04s.
3.2.2. Độ tin cậy.
Độ tin cậy thể hiện yêu cầu bảo vệ phải tác động chắc chắn khi NM xảy ra trong
vùng đợc giao bảo vệ và không đợc tác động với các chế độ mà nó không có nhiệm vụ tác

động. Một bảo vệ nào đó hoặc không tác động hoặc tác động nhầm rất có thể dẫn đến hậu
quả là số phụ tải bị mất điện nhiều hơn hoặc là cho sự cố lan tràn.
23
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Để bảo vệ có độ tin cậy cao cần dùng sơ đồ đơn giản, giảm số lợng rơle và tiếp
xúc, cấu tạo đơn giản, chế độ và lắp rắp đảm bảo chất lợng, đồng thời kiểm tra thờng
xuyên trong quá trình vận hành.
3.2.3. Độ nhạy.
Độ nhạy của bảo vệ đợc đánh giá thông qua hệ số nhạy (k
n
). Hệ số nhạy đợc xác
định bằng tỷ số giữa trị số của đại lợng vật lý đặt vào rơle khi có sự cố với ngỡng tác
động của nó. Đối với các bảo vệ ghi nhận các đại lợng tăng khi ngắn mạch (ví dụ
dòng). Hệ số nhạy đợc xác định bằng tỷ số giữa đại lợng tác động tối thiểu (dòng ngắn
mạch bé nhất khi ngắn mạch ở cuối vùng bảo vệ) và đại lợng đặt (dòng khởi động
rơle):
k
n
=
kd
mn
I
I
min
trong đó: + I
n.m.min
- dòng ngắn mạch nhỏ nhất;
+ I
kd
- dòng khởi động của rơle.

Độ nhạy đợc coi là đạt yêu cầu nếu:
+ k
n


1,5 ữ 2 - đối với bảo vệ dòng cực đại;
+ k
n


2 - đối với bảo vệ so lệch dọc máy biến áp, máy phát, đờng dây truyền
tải và thanh cái;
+ k
n


1,5 - đối với bảo vệ so lệch dọc máy biến áp khi ngắn mạch xảy ra sau
cuộn cảm kháng đặt ở phía hạ áp máy biến áp ở trong cùng bảo vệ.
Hệ số k
n
càng lớn thì bảo vệ tác động càng chắc chắn, ngợc lại k
n
càng nhỏ thì
xác suất từ chối tác động càng cao, bảo vệ có thể rơi vào trạng thái không tác động khi
dòng sự cố thực tế nhỏ hơn giá trị tính toán, do điện áp mạng nhỏ hơn định mức, do
điện trở quá độ ở chỗ ngắn mạch; sai số do thang khắc độ thiếu chính xác; do sự thay
đổi các thông số của bản thân rơle (lực kéo của lò xo, tiếp điểm tiếp xúc kém ).
3.3. Các hình thức bảo vệ máy biến áp.
Máy biến áp (MBA) là một trong những phần tử quan trọng nhất liên kết hệ
thống phát, truyền tải và phân phối điện. Do đó bảo vệ của phần tử này phải làm

việc với độ tin cậy cao. Sơ đồ bảo vệ tuỳ thuộc vào công suất máy biến áp. Công
suất định mức MBA đợc dùng trong hệ thống truyền tải và phân phối từ vài trăm
kVA đến vài trăm MVA.
24
Trờng Đại học mỏ Địa Chất Đồ án tốt nghiệp
Để máy biến áp làm việc an toàn cần phải tính toán đầy đủ các h hỏng bên trong
MBA và các yếu tố bên ngoài ảnh hởng đến sự làm việc bình thờng của MBA. Từ đó
đề ra các phơng án bảo vệ tốt nhất, loại trừ các h hỏng và ngăn ngừa đợc các yếu tố bên
ngoài ảnh hởng đến sự làm việc của MBA.
Để tránh các hậu quả do sự cố và chế độ làm việc không bình thờng của MBA
nh có các hình thức bảo vệ cho máy biến áp nh sau:
+ Bảo vệ quá tải và cực đại.
+ Bảo vệ so lệch dọc.
+ Bảo vệ chống chạm đất.
3.3.1. Bảo vệ quá tải. Bảo vệ khỏi ngắn mạch.
Quá tải MBA thờng không ảnh hởng đáng kể đến sự làm việc của hệ thống vì nó
không làm giảm áp. Dòng tải thờng tăng không nhiều so với định mức nên có thể cho
phép tồn tại trong thời gian ngắn.
Quá tải MBA thờng là đối xứng, do đó để bảo vệ quá tải chỉ cần sử dụng một
rơle dòng cực đại đấu vào một pha là đủ. Bảo vệ sẽ tác động với thời gian duy trì
báo tín hiệu cho ngời trực trạm biết để cắt bớt phụ tải hoặc truyền tín hiệu cắt tới cắt
máy cắt.
Bảo vệ này thờng đợc sử dụng làm bảo vệ chính cho các MBA có công suất bé
và làm bảo vệ dự phòng cho MBA có công suất trung bình và lớn.
Dòng chỉnh định của bảo vệ cực đại I
kđ
là giá trị để với mọi giá trị dòng điện
trong mạch đợc bảo vệ I

I

kđ
thì rơle không tác động, và rơle sẽ tác động khi I

I
kđ
.
Những giá trị dòng điện tới hạn mà rơle không tác động:
- Dòng từ hoá nhảy vọt khi đóng MBA không tải vào nguồn cung cấp:
I
th
= k
nv
.I
đm
trong đó: + I
đm
- dòng định mức của MBA;
+ k
nv
- hệ số nhảy vọt dòng từ hoá;
+ k
nv
= 1,5 ữ 2 - nếu bảo vệ có duy trì thời gian;
+ k
nv
= 3 ữ 4 - nếu bảo vệ không có duy trì thời gian.
- Dòng tự khởi động của phụ tải sau khi loại trừ ngắn mạch ở khởi hành có sự
cố:
25